Collivignarelli

Investimenti nel servizio idrico:
la depurazione è al primo posto
Bologna, 22 Ottobre 2014
LA FILIERA DELLA DEPURAZIONE DELLE ACQUE
REFLUE CIVILI: CRITICITA’ E CRITERI DI INTERVENTO
PROF. CARLO COLLIVIGNARELLI
Università degli Studi di Brescia
Dipartimento DICATAM
1
Sistema idrico integrato
la parte tecnica è un impianto
produttivo complesso
Acqua grezza
(materia prima)
Acqua potabile
(prodotto)
Impianto
potabilizzaz
ACQUEDOTTO
Acqua depurata
(prodotto)
UTILIZZATORE
UTENTE
Fanghi
(prodotto)
FOGNATURA
Acqua scarico
(materia
prima)
Con numerose componenti:
strutture
c.a.
carpenteria
tubazioni
apparecchiature
meccaniche
elettriche
elettroniche
processi
fisici
chimici
biologici
WWTP
Fanghi
(prodotto)
SCHEMA GENERALE DI UN IMPIANTO DI
DEPURAZIONE PER LIQUAMI URBANI
Liquame grezzo
Linea acque
Linea fanghi
Pretrattamenti
Trattamenti
primari
Ricircolo
Fango primario
Supero
Trattamenti
biologici
Sedimentazione
finale
Ispessimento
Digestione
Fango secondario
Filtrazione
Disidratazione
Essiccamento
Disinfezione
Acqua depurata
Smaltimento finale
•
FILIERA CONVENZIONALE DI DEPURAZIONE:
QUALI CRITICITÀ ?
• Le criticità dipendono da:
1) CARENZE "STRUTTURALI" (= filiera inadeguata) rispetto alle esigenze poste da:
− Nuovi limiti (sempre + restrittivi)
− Trattabilità scarichi non domestici (e rifiuti liquidi)
− Consumi energetici (da ottimizzare)
− Effetti acque meteoriche e parassite
− Emissioni odorose
− …………………….
ma anche
2) CARENZE "GESTIONALI" (= incapacità di ottenere la max efficienza compatibile con la
filiera)
a parità di STRUTTURA IMPIANTISTICA i RISULTATI DELLA DEPURAZIONE
(→ EFFETTI AMBIENTALI ) possono essere anche MOLTO DIVERSI per effetto della
DIVERSA EFFICIENZA/EFFICACIA GESTIONALI
CARENZE «STRUTTURALI»
Linea acque
Carenze pretrattamenti:
•
assenza microgriglie
•
non efficace dissabbiatura (⇒ effetti su linea fanghi)
•
non efficace disoleatura (⇒ effetti su fase biologica)
•
ulteriore conseguenza: MALEODORAZIONI ( → impatto sgradevole + cattiva immagine)
………………….
Carenze trattamenti biologici:
•
assenza «fasi essenziali» (nitro, denitrificazione)
•
carenze «dimensionali» (comparti mal dimensionati e/o non più adeguati)
•
carenze «interne» (es.: vistose anomalie idrodinamiche, inadeguati/inefficienti sistemi di fornitura d’aria
etc.)
…………………….
Carenze trattamenti «finali»:
•
assenza fasi «essenziali» (⇒ FILTRAZIONE)
•
carenze disinfezione (reattivo, processo etc.)
•
carenze del processo nei cfr. dei «nuovi inquinanti»
Problematico (o compromesso) il RIUTILIZZO del REFLUO DEPURATO
CARENZE «STRUTTURALI»
Linea fanghi
Carenze nei trattamenti «convenzionali» (→
→ carenza «storica» linea
fanghi)
•
carenza nella fase di stabilizzazione (frequente nei piccoli impianti ⇒ smaltimento
inadeguato – maleodorazioni)
•
inadeguata/inefficiente disidratazione
Eccessiva produzione di fango (⇒ non ottimizzata)
Mancanza di trattamenti «innovativi»
•
per ridurre la produzione
•
per favorire la stabilizzazione (⇒ recupero energia)
Smaltimento adeguato
↑ RECUPERO (materia + energia)
↓
-
IMPATTO
-
agricoltura
recuperi
• combustione dedicata
• co-combustione rifiuti
• combustione industriale
• codigestione
discarica
CARENZE «GESTIONALI»
Si possono riassumere in MANCATO CONSEGUIMENTO DELLA PIENA
EFFICIENZA dell’impianto
Possono
accompagnarsi alle
carenze
strutturali
(che
sono
allora
«concausa») ma possono anche dipendere da altre cause:
→ Scarichi industriali non controllati
→ Malfunzionamenti della rete fognaria (acque parassite, scaricatori di
piena, sedimenti dovuti a pendenze inadeguate …..)
→ ………….
Il gestore deve in ogni caso approfondire il tema per capire qual’è il livello
di
efficacia/efficienza
dell’impianto).
compatibile
con
la
consistenza
strutturale
CRITERI DI INTERVENTO
Investimenti «MIRATI» (soprattutto in periodo di crisi)
Il caso «Standard» è l’UPGRADING di IMPIANTI ESISTENTI (non la
costruzione di impianti ex novo):
• PARTIRE da «quello che c’è» ⇒ definire correttamente la potenzialità reale, che deve
tener conto di:
- struttura dell’impianto (filiera e dimensioni)
- limiti di legge per l’effluente
- altri vincoli (riuso acque, recupero fanghi ……..)
- caratteristiche del refluo da trattare
• ESSENZIALE il ruolo del GESTORE TECNICO (non può essere che il progetto di
ampliamento di un impianto escluda il coinvolgimento del gestore)
Che conosce a fondo il proprio impianto attraverso le VERIFICHE FUNZIONALI
La ricerca «applicata» in questo settore offre (grazie alla collaborazione di
tutti i soggetti interessati: un esempio è il ns. GRUPPO DI LAVORO)
CRITERI / METODICHE / PROCEDURE / LINEE GUIDA
per operare in modo corretto
CRITERI DI INTERVENTO
1° OBIETTIVO:
MASSIMA EFFICIENZA DELL’ESISTENTE
MONITORAGGIO INTENSIVO
DEFINIZIONE della POTENZIALITA’ EFFETTIVA
IL MONITORAGGIO
IN COSA CONSISTE?
• rilevazione dei parametri chimico/fisici
ROUTINARI: BOD, COD, SS, N, P etc.
PARTICOLARI: tensioattivi, solventi, metalli etc.
• rilevazione dei parametri microbiologici
caratterizzazione microfauna e tipi di microrganismi
misura attività, cinetiche etc. (BIOSENSORI)
• determinazione dei parametri “operativi”
O.D., T, pH, REDOX, SS e SSV in ox e ricircoli, produzione di
BIOMASSA, Q, SVI, Cf, θc
A COSA E’ FINALIZZATO?
•rispetto di LIMITI DI ACCETTABILITA’
•rese DEPURATIVE dei diversi comparti
• CARICO EFFETTIVO in ingresso all’impianto
• “STATO DI SALUTE” della biomassa
• corretti valori dei PARAMETRI di PROCESSO
CRITERI DI INTERVENTO
Dalla definizione della POTENZIALITA’ EFFETTIVA (e suo confronto con
il «CARICO REALE» in entrata all’impianto):
1) se la potenzialità
è
>
del carico in arrivo
impianto «in grado di svolgere pienamente il suo compito;
il gestore è «impegnato» a garantire il risultato
2)
se il carico in arrivo è
>
potenzialità
il gestore ha una «garanzia» tecnico-giuridica nei confronti di situazione di impianto
non a norma (→ es.: effluente oltre i limiti);
Impianto da ampliare: l’obiettivo diventa l’UPGRADING
CRITERI DI INTERVENTO
2° OBIETTIVO: INTERVENTI DI POTENZIAMENTO E MIGLIORATIVI
(UPGRADING)
MONITORAGGIO
VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ
UPGRADING
ESITO DEL MONITORAGGIO
“POSITIVO”
Indicazioni al “gestore”
per normali manovre di
adeguamento
“NEGATIVO”
1) Verifica di DIMENSIONAMENTO
(potenz. NOMINALE ↔ CARICO
EFFETTIVO)
2) Verifiche sperimentali di
FUNZIONALITA’
VERIFICHE DI FUNZIONALITA’
SCOPI
• RISPONDENZA IMPIANTO ALLE GARANZIE DI PROGETTO (limiti, ecc.) → in sede di
COLLAUDO
• VERIFICA BUON FUNZIONAMENTO
→ in sede di GESTIONE ROUTINARIA
• VERIFICA POTENZIALITA’ MASSIMA DEI COMPARTI → in sede di POTENZIAMENTO
1. VERIFICHE DI FUNZIONALITA’ CONSOLIDATE
CAPACITA’ DEI SISTEMI DI FORNITURA DELL’OSSIGENO
COMPORTAMENTO IDRODINAMICO DEI BACINI
CARATTERISTICHE DI SEDIMENTABILITA’ DEL FANGO
QUALITA’ E ATTIVITA’ DEL FANGO BIOLOGICO
2. VERIFICHE DI FUNZIONALITA’ NON CONVENZIONALI
CALCOLO CONSUMI ENERGETICI
CALCOLO CONSUMI REAGENTI
BILANCI DI MASSA
TEST RESPIROMETRICI
►APPLICAZIONI AD IMPIANTI CHE TRATTANO RIFIUTI LIQUIDI
VERIFICA DEI SISTEMI DI OSSIGENAZIONE
Problematiche:
• carenza di ossigeno disciolto;
• distribuzione dell’ossigeno non uniforme;
• fenomeni di tossicità (concentrazione di ossigeno disciolto
elevata)
• eccessivo consumo energetico (= tenore di ossigeno disciolto
troppo elevato);
• etc.
Interventi attuabili:
• aggiunta fornitura supplementare • miglioramento caratteristiche
sedimentabilità fanghi;
(anche O2 puro);
• adozione sistemi di controllo OD; • miglioramento grado di miscelazione.
VERIFICA DEL COMPORTAMENTO IDRODINAMICO
Schemi di flusso ideali di un reattore
Q
Q
V
Reattore Complete Mixing
V
Reattore Plug-Flow
Schemi di flusso reali di un reattore
• Dispersione assiale nei reattori plug-flow
• By-pass
• Spazi morti
• Ricircoli interni
• Suddivisione del volume in zone a
comportamento idrodinamico differente
Interventi attuabili:
• deviazione del flusso in ingresso o in • aumento della lunghezza degli
stramazzi di sfioro;
uscita;
• posizionamento di setti frangiflutti; • installazione di mixer sommersi.
VERIFICA DI SEDIMENTABILITÀ DEI FANGHI
Valutazione delle caratteristiche di
sedimentabilità del fango attivo (prove
in cilindro):
• individuazione
della
potenzialità
massima del sedimentatore finale (in
termini di flusso solido);
• confronto con le reali condizioni di
funzionamento.
EVENTUALE SOVRACCARICO
Interventi attuabili:
• rimediare a “carenze indirette”
estranee al sedimentatore (tossicità,
carenza OD, ecc.);
• interevento “diretto” (ampliamento
del comparto di sedimentazione)
QUALITÀ ED ATTIVITÀ DEL FANGO BIOLOGICO
Serve per capire:
•
la “effettiva” biodegradabilità dei reflui;
• il fabbisogno di ossigeno “effettivo” per il fango attivo;
• l’eventuale effetto inibitorio da parte di reflui non “idonei”
(conferiti sia per via fognaria che come rifiuti liquidi)
• i risultati delle prove (analisi dei rendimenti di nitrificazione e
denitrificazione). carenza di ossigeno disciolto;
OUR (Oxygen Utilization Rate): misura la
velocità con la quale la biomassa consuma
ossigeno in presenza di un substrato;
AUR (Ammonia Utilization Rate): misura
l’attività dei batteri nitrificanti presenti
nella biomassa;
NUR (Nitrogen Utilization Rate): misura
l’attività dei batteri denitrificanti presenti
nella biomassa;
Interventi attuabili:
• selezionare i rifiuti in
ingresso agli impianti;
• correggere la qualità dei
reflui con trattamenti ad
hoc
(ad
esempio
ossidazione chimica)
UPGRADING
“ITER” sequenziale di verifica di funzionalità e
attuazione degli interventi di upgrading
1° step
Monitoraggio e verifiche di
funzionalità (già viste)
2° step
Upgrading gestionale
3° step
Upgrading strutturale
UPGRADING GESTIONALE
1.
Diretta conseguenza delle verifiche di funzionalità.
2.
Interventi “convenzionali” individuati a seguito di
verifiche di dimensionamento.
3.
Altri interventi (NON convenzionali).
4.
SOLUZIONI in generale “INTERESSANTI” talvolta
“GENIALI”
(→ gestori COMPETENTI)
UPGRADING STRUTTURALE
Adeguamento di impianti esistenti
Interventi a livello gestionale e/o interventi a livello
costruttivo su diverse fasi di trattamento in funzione:
– dell’esigenza specifica
• A) potenziamento capacità di trattamento
• B) miglioramento rese di abbattimento dei nutrienti
– della tipologia dell’impianto considerato
– delle disponibilità economiche
– dello spazio disponibile
Tecnologie convenzionali
GRANDI VARIETA’ DI
SOLUZIONI
Tecnologie avanzate
(Gestori + Progettisti COMPETENTI)
CONCLUSIONI
In definitiva:
1. Nell’ambito del SERVIZIO IDRICO, la DEPURAZIONE richiede
senz’altro investimenti importanti;
2. Tali investimenti devono però essere «mirati» e andare a soddisfare
esigenze reali di UPGRADING;
3. Le esigenze di UPGRADING devono scaturire dalla conoscenza
approfondita della «realtà» dell’impianto (POTENZIALITA’ EFFETTIVA)
che discende dall’applicazione di un MONITORAGGIO INTENSIVO +
VERIFICHE DI FUNZIONALITA’;
4. Le verifiche di funzionalità sono indispensabili per:
→ ottenere la max efficienza dall’impianto esistente (1° obiettivo)
→ indicare (e quantificare) le esigenze di upgrading (2° obiettivo)
5.
Fondamentale il coinvolgimento del gestore tecnico dell’impianto che
deve essere adeguatamente preparato
UNO SVILUPPO AUSPICABILE
RENDERE ʺISTITUZIONALEʺ IL CRITERIO DELLA GESTIONE EFFICIENTE DEGLI
IMPIANTI DI TRATTAMENTO ACQUE:
1
2
COLLAUDO FUNZIONALE DEGLI IMPIANTI
VERIFICA PERIODICA DELLA FUNZIONALITA’
DUE MOMENTI IN CUI SI APPLICANO LE STESSE
PROCEDURE TESE A VERIFICARE CHE L’IMPIANTO
STIA FUNZIONANDO «AL MEGLIO»
COLLAUDO FUNZIONALE
• FINORA SOLO LA REGIONE VENETO (norma generica degli anni ‘80) HA PREVISTO
L’OBBLIGO DEL COLLAUDO FUNZIONALE DEGLI IMPIANTI DI TRATTAMENTO ACQUE
E RIFIUTI
• LA REGIONE LOMBARDIA E’ ʺPRONTAʺ CON UN DOCUMENTO DI INDIRIZZO E UNA
PROSSIMA DELIBERA
• I CONTENUTI ʺTECNICIʺ DEL COLLAUDO FUNZIONALE POSSONO FAR RIFERIMENTO
AL MANUALE
(di recente pubblicazione) CHE RACCOGLIE LA MOLE DI LAVORO
(iniziata fine degli anni ‘70) DI RICERCA, MESSA A PUNTO SPERIMENTALE E
CONSOLIDATA ESPERIENZA DEL GdL ʺGestione impianti di depurazioneʺ
• UN COLLAUDO BEN FATTO SODDISFA LE SIGENZE:
1)
2)
3)
4)
del ʺGESTOREʺ (= una macchina ʺgarantitaʺ )
dell’ ʺENTE FINANZIATOREʺ (= soldi ben spesi, rivalsa per eventuali difetti )
dell‘ʺAUTORITA’ DI CONTROLLOʺ (= strumento affidabile)
del ʺCITTADINO/UTENTE/AMBIENTEʺ (= obiettivo + importante )
LE VERIFICHE FUNZIONALI "PERIODICHE"
•
•
•
SI FA LA "Revisione periodica" DELL’AUTOMOBILE PERCHE’ NON APPLICARLA AGLI
IMPIANTI DI DEPURAZIONE?
IL "Tagliando" SI FA CON LE PROVE PREVISTE DAL PROTOCOLLO "VERIFICHE DI
FUNZIONALITA’«
VANTAGGI PER TUTTI I SOGGETTI COINVOLTI:
per il GESTORE:
→ serve a migliorare l’EFFICIENZA dell’impianto
→ serve a minimizzare i COSTI di GESTIONE
→ serve ad aggiornare la effettiva CAPACITA’ DI TRATTAMENTO (POTENZIALITA’
REALE) dell’impianto (e a valutare la CAPACITA’ RESIDUA)
→ serve a migliorare la COMPETENZA DEL PERSONALE
per il CONTROLLORE (Provincia/Arpa):
→ serve a VALUTARE con più più precisione e più agevolmente il grado di EFFICIENZA
dell’impianto (riducendo anche il n° di controlli esterni)
→ si potrebbe CONDIZIONARE IL RINNOVO DELL’ AUTORIZZAZIONE all’ ESERCIZIO
ALL’ESITO FAVOREVOLE "Tagliando"
per l’AUTORITA’ DI PIANIFICAZIONE (Regione, ATO)
→ serve a CONOSCERE meglio la EFFETTIVA CAPACITA’ DI TRATTAMENTO e a
VALUTARE OGGETTIVAMENTE LE ESIGENZE DI INVESTIMENTO
Gruppo di lavoro
GESTIONE IMPIANTI DI DEPURAZIONE
Facoltà di Ingegneria - Università degli Studi di Brescia
DA
SI SFORZA
14 ANNI
DI SVILUPPARE
LA “CULTURA” della GESTIONE
PROGETTARE E
COSTRUIRE BENE
UN IMPIANTO
NON BASTA
SENZA UNA CORRETTA GESTIONE IL RISULTATO (QUALITA’
AMBIENTALE) VIENE MANCATO
INDAGINE GENERALE SUL “PARCO IMPIANTI” IN ITALIA (APAT, ISPRA)
VERIFICHE DI DETTAGLIO SU TANTI IMPIANTI

Download Report